浅谈影响填土压实度的因素

　　[摘要]压实度是反映填土施工质量的一个重要指标，本文对压实度做了简要介绍，指出几种影响压实度的因素，并进行原因分析。
　　[关键词]压实度；干密度；含水量
　　1概述
　　在工程建设中，经常遇到填土压实、软弱地基的强夯和换土碾压等问题，为改善这些土的工程特性，常常采用压实的方法，使土变得密实。提高压实质量是尽可能增大单位体积内固体颗粒的比例，即增大现场干密度，同时控制土的含水量在最优含水量附近。各种回填土（包括砂、石屑等）必须具有足够的整体稳定性、强度及水温稳定性等，而这些都与它们的压实度有直接的关系。因此，要有效地控制压实的质量，就需要解决最大干密度的确定、现场干密度的测定和压实标准的取值。我国现行规范(如土工试验规程SL237-1999等)中是采用轻型或重型击实法确定回填土的干密度与含水率之间的关系曲线，从而得出最大干密度与最优含水率。
　　2压实机理
　　压实度是指施工现场压实后取样测定的干密度与取原样材料在室内用击实得到的最大干密度的比值。土体是由固体颗粒、液态自由水和气体组成的三相体，以土颗粒为骨架，水、气占据一定空洞充填孔隙。通常，对土体进行打击和碾压使大小土块、土颗粒重新排列和靠近，使小颗粒充填大颗粒之间的孔隙，而部分水和空气将排出，产生这种现象的结果是单位体积内土颗粒增加，导致压实度增大。由于土颗粒比重大于水、气而使单位体积的密度增大，减小孔隙率，称之为压实。提高压实质量是尽可能增大单位体积内固体颗粒的比例，即增大干密度。
　　在压实过程中，填筑材料的含水量对所能达到的密度起着非常重大的作用，压实功需要填方克服土颗粒间的内摩阻力和粒结力，才能使土颗粒产生位移并互相靠近而被压实，土的内摩阻力和粒结力是随密实度而增加的，土的含水量小时，土颗粒间的内摩阻力大，压实到一定程度后，压实功不能克服内摩阻力而相互平衡，压实所得于密度小，压实度小，当土的含水量逐步增加时，水在土颗粒之间起到润滑作用，减小了内摩阻力，压实所得的干密度较大，压实度较大，在这个过程中单位土体积内空气的体积逐渐减小，而固体体积中水体积逐渐增大。当土的含水量继续增加到超过一定限度后，虽然内摩阻力还在减小，但单位体积中空气的体积已减到最小限度，而水的体积却在不断增加，由于水是不可压缩的，因此会出现干密度逐渐减小的现象，即“翻浆”现象，这就表明压实在最佳含水量+2%时进行压实最为合适，此时的压实效果最好，压实度最高。最佳含水率是通过室内击实试验确定的。
　　3影响压实度的几种因素
　　3.1在现场检测压实度时经常出现的几种情况
　　1）压实功能明显不足，而实测的压实度却能够达到规范要求；
　　2）压实功能已经达到要求，而实测压实度却低于规范要求；
　　3）检测中个别点的压实度大于100%；
　　4）施工过程中超压造成压实度值偏低；
　　5）夏季施工中降水使土的含水率偏高从而造成压实度值偏低；
　　6）边角处压实度值偏低。
　　3.2影响现场压实度的因素
　　1）回填土样成分不均匀。由于回填了各种杂填土，使得检测结果偏离，因为所采用的击实土样是现场比较有代表性的土，进行击实试验后得出的最大干密度和最优含水量只代表该种土样，并不包括所有的土样，这就有了偏离，与实际的压实度偏大偏小都有可能，因此需要现场检测人员经过多方面的考虑后再下结论。
　　如果回填土中含有钙质结核，现场取样可能会恰巧取到，这时现场干密度偏高很多，所以用环刀法检测时，试验完成后要把土从环刀中取出，看是否有钙质结核，在使用核子密度仪检测时尤其要注意这种情况的发生，对异常点作出客观的判断。
　　2）回填层的厚度。每层填土厚度由碾压试验确定，但在实际施工中由于施工者的工艺水平不同，造成推土后的层厚与要求有误差。
　　3）现场检测人为因素。在检测工作中，用环刀法取样，由于击打环盖着力点不在中心，使得环刀倾斜与土之间有缝隙，检测结果偏低；若土已经超出环刀高度，继续击打环盖，造成人为对土样的挤压，检测结果偏高；或者是采集点经过多次辗压，使得检测结果明显大于100%。这几种情况应该留心避免出现。
　　4）击实试验本身存在的问题。击实试验在室内通过施加冲击荷载对被压料进行压实，与现场静力压路机的作用过程虽不尽相同，但都是通过对材料产生剪应力使之压实的。在试验室用击实试验模拟现场的振动压实，测量确定的最大干密度和最佳含水量不一定就是材料在现有压实器械下所能达到的最大干密度和所需的最佳含水量。击实力影响某一种土的最佳含水量和最大干密度是随击实功而变化的，击实功愈大，土的干密度愈大而土的最佳含水量愈小。对于同一种土而言，击实功增加时，其最佳含水量减小，而最大干密度增大。随着压路机重量的增加，土的最佳含水量要降低，而最大干密度要增加。但这是有一定限度的，超过这个限度，即使继续增加碾压遍数或使用很重的压路机也不会明显降低含水量和明显增加最大干密度。
　　5）含水量对压实度的影响。在压实过程中土的含水量对所能达到的密实度有着直接影响，含水量过高或过低都会使现场干密度降低。在实际施工中必须控制土的含水量达到或接近土的最佳含水量在±2%之内才能达到较高的压实度。各种不同土的最佳含水量和最大干密度也是不相同的。实际工作中发现室内所得最优含水率一般与现场所用的震动碾所对应的最优含水率不相适应，但是一般情况下两者不会有太大的差别。达不到规定压实度的最普遍的原因是碾压时土的含水量不合适和压实机械的不匹配造成的。另外夏季施工中降水造成土的含水率偏高，使得现场干密度偏低，这就要求做好雨季的防雨措施，保证上坝土的含水率不超过最优含水率的2%。
　　6）施工过程中超压情况的发生。现场碾压松铺土的干密度已经达到设计要求，此时继续施压就会造成干密度降低，使得压实度降低。实际中超压处土层通常表现为分层现象严重，出现俗称千层饼的情况，一般都在黏土心墙的路口处发生。因为在下一层碾压完成后，需要铺上一层土，此时路口处被卡车反复碾压，出现超压。为防止这种情况的发生，需要在铺土完成后，对路口作处理，或者经常变换路口，保证检测过的区域不受破坏，避免超压。
　　7）边角处压实度值偏低。由于震动碾机械的局限，在边角处往往会有死角，大型机械碾压不到，这就要求在每层碾压结束后，对边角进行处理。对于大坝，边角是其薄弱环节，所以特殊的处理手段是必不可少的。
　　8）不同试验标准、不同试验方法的影响。现场检测中用环刀和核子密度仪的检测结果是不完全一致的，环刀法受体积局限性，只是对所取处土的干密度的验证，核子密度仪是对仪器下方一个区域土的干密度的检测。
　　4.检测手段的影响
　　密度检测方法主要有环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法和核子密度仪法等。其中以环刀法和灌砂法最为常用，不论那种检测方法，都有其不足，这也是影响压实度准确性的一种原因。
　　1)环刀法:适用于细粒土。检测过程中环刀的体积标定、取土和称量等过程中都存在人为因素，容易出现操作和设备上的误差，这样就造成压实度检测不准确。因而试验前必须做好充分的准备工作，提高试验人员的理论与实践操作水平，控制人为因素对检测成果的影响。
　　2)灌砂法:适用于现场测定细粒土，砂类土和砾类土的密度，测定密度的厚度为150～200mm，该法在现场施工中较为常用。试验仪器的标定，标准物的测定及整个称量过程中，存在诸多人为因素，因操作不当，或操作不熟练等都会造成误差，从而影响到压实度的真实性。
　　3)核子法:受其自身适应条件的限制，需要不断校核和做大量的相关分析，方可保证所测结果的准确，目前还没有广泛应用。
　　4）蜡封法和灌水法人为造成误差更大，现已不常用。
　　5.结语
　　在上述几种原因中，达不到规定压实度的最普遍的原因是碾压时材料的含水量不合适和压实机械的不匹配造成的。这就要求在施工中严格控制上坝、回填土的含水量，与最优含水量的误差在±2%之内。检测工作中压实度的影响因素很多，上面阐述的仅是本人在检测工作中的一些体会，在实际检测中需要根据具体情况，按照部颁标准、技术规范和设计文件及上级有关的规定等进行严格质量检测。

《浅谈影响填土压实度的因素》

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